TD3合金是一种中等Nb含量的Ti₃Al基合金,作为比重小、耐高温结构材料,受到了航空航天工业的关注,目前对TD3合金的研究大多集中在其微观结构和力学性能方面,对其摩擦磨损性能的研究很少报道。本文研究TD3合金在不同载荷、滑动速度条件下的摩擦系数、磨痕表面形貌及磨损量的变化规律,对TD3合金摩擦磨损机理进行初步的探究。为了进一步改善TD3合金的摩擦磨损性能,采用热氧化技术、离子氮化技术在TD3合金分别表面制备两种改性层,利用光学金相显微镜（OA）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射（XRD）及显微硬度计分别对两种改性层的形貌、成份、物相结构及硬度进行测试分析。结果表明TD3合金热氧化后的表面形成含TiO₂、Al2O3的致密均匀的氧化层,厚度达7μm,其表层硬度可达638HV;TD3合金离子氮化后的表面形成含有TiN、Ti2N的渗氮层,渗氮层由化合物层和过渡层组成,厚度可达80μm,渗层硬度可达1190HV,为基材硬度的3倍以上。使用往复式摩擦磨损试验机研究不同载荷、滑动速度条件下TD3合金热氧化后及离子氮化后摩擦系数随时间的变化,利用SEM、EDS、白光干涉3D轮廓仪等仪器对磨痕形貌、尺寸及成份进行测量分析。实验结果表明,与TD3合金相比,同实验条件下TD3合金热氧化后平均摩擦系数可降低50%,载荷100g时体积磨损量减小0.197,氧化层起到了较好的减磨效果;渗氮后的TD3在不同载荷下的摩擦系数、磨损量均减小,100g载荷下的磨损量减小50%以上。TD3合金渗氮后摩擦磨损学性能得到改善。